제어 밸브의 액추에이터는 어떻게 작동합니까?

컨트롤 밸브 공급 업체로서, 나는 종종 제어 밸브의 액추에이터가 어떻게 작동하는지에 대한 질문을받습니다. 이 블로그 게시물에서는 제어 밸브 액추에이터의 세부 사항을 탐구하여 기능, 유형 및 많은 산업 프로세스의 필수 부분으로 만드는 작업 원칙을 설명합니다.

제어 밸브 및 액추에이터의 기본 사항을 이해합니다

액추에이터의 작업에 뛰어 들기 전에 시스템에서 제어 밸브의 역할을 이해하는 것이 중요합니다. 제어 밸브는 파이프 라인의 유체 (액체, 가스 또는 증기)의 흐름, 압력, 온도 또는 수준을 조절하는 데 사용되는 장치입니다. 제어 신호에 기초하여 흐름 통과의 크기를 변경하여이를 달성합니다. 액추에이터는 밸브 스템을 움직이는 구성 요소로, 밸브 플러그 또는 디스크의 위치를 ​​변경하여 밸브를 통한 흐름을 제어합니다.

액추에이터의 유형

제어 밸브에는 여러 가지 유형의 액추에이터가 있으며 각각 고유 한 장점 및 응용 세트가 있습니다. 가장 일반적인 유형으로는 공압, 전기, 유압 및 전기 유압 액추에이터가 있습니다.

공압 액추에이터

공압 액추에이터는 단순성, 신뢰성 및 비용 - 효과로 인해 업계에서 널리 사용됩니다. 그들은 압축 공기를 전원으로 사용하여 작동합니다. 공압 액추에이터는 일반적으로 피스톤 또는 실린더에 수용된 다이어프램으로 구성됩니다. 압축 공기가 피스톤 또는 다이어프램의 한쪽에 도입되면 밸브 스템을 움직이는 힘을 만듭니다.

공압 피스톤 액추에이터의 작동 원리는 다음과 같습니다. 압축 공기는 피스톤의 한쪽에 공급됩니다. 공기의 압력은 피스톤 표면에 힘을 생성하며, 이는 공식 (f = p \ times a)에 의해 계산되고, 여기서 (f)는 힘이고, (p)는 공기압이고 (a) 피스톤의 십자형 영역입니다. 이 힘은 밸브 스템에 연결된 피스톤을 움직여 설계에 따라 밸브를 열거 나 닫습니다.

반면 공압 다이어프램 액추에이터는 피스톤 대신 유연한 다이어프램을 사용합니다. 압축 공기가 다이어프램의 한쪽에 적용되면 구부러 지고이 움직임은 밸브 스템으로 옮겨집니다. 공압 액추에이터는 종종 빠른 응답 시간과 실패 - 안전한 작동이 필요한 응용 분야에서 사용됩니다. 예를 들어, 화학적 가공 공장에서, 공압 액추에이터는 비상시 위험한 화학 물질의 흐름을 빠르게 차단할 수있다.

전기 액추에이터

전기 액추에이터는 전기 모터를 전원으로 사용합니다. 정확한 제어 및 원격 작동이 필요한 응용 프로그램에 적합합니다. 전기 액추에이터는 일반적으로 전기 모터, 기어 박스 및 구동 메커니즘으로 구성됩니다.

전기 모터는 회전력을 제공하고 기어 박스 및 구동 메커니즘을 통해 선형 움직임으로 변환됩니다. 예를 들어, 웜 기어 또는 볼 스크류를 사용하여 모터의 회전 운동을 선형 동작으로 변환하여 밸브 스템을 이동할 수 있습니다. 전기 액추에이터는 특정 밸브 위치를 정확하게 달성하도록 프로그래밍 될 수 있으므로 유량의 정확한 조절이 중요한 수처리 플랜트의 흐름 제어와 같은 응용 분야에 이상적입니다.

유압 액추에이터

유압 액츄에이터는 가압 유압 유체 (일반적으로 오일)를 사용하여 밸브 스템을 이동하는 데 필요한 힘을 생성합니다. 그들은 고 힘을 생산할 수 있으며 발전소 및 정유소와 같은 대규모 산업 응용 분야에서 종종 사용됩니다.

유압 액추에이터는 유압 실린더, 피스톤 및 제어 밸브로 구성됩니다. 유압 유체는 실린더의 한쪽으로 펌핑되어 피스톤의 힘을 만듭니다. 그런 다음 피스톤의 움직임은 밸브 스템으로 전달됩니다. 유압 액추에이터는 고출력 대 중량 비율을 제공하며 고압에서 작동하여 대형 밸브와 무거운 하중을 처리 할 수 ​​있습니다.

전기 - 유압 액추에이터

전기 - 유압 액추에이터는 전기 및 유압 시스템의 장점을 결합합니다. 전기 모터를 사용하여 유압 펌프를 구동 한 다음, 유압 유체를 액추에이터에 공급합니다. 이 유형의 액추에이터는 정확한 제어, 고출력 출력 및 빠른 응답 시간을 제공합니다. 전기 - 유압 액츄에이터는 항공 우주 및 자동차 산업과 같이 정확도와 고전력이 모두 필요한 응용 분야에서 일반적으로 사용됩니다.

작업 원칙에 대해 자세히 설명합니다

제어 밸브 시스템에서 공압 액추에이터가 어떻게 작동하는지 자세히 살펴 보겠습니다. 일반적인 공압 제어 밸브 설정에는 미국에서는 일반적으로 3-15psi (제곱 인치당 파운드) 신호 또는 세계 다른 지역의 20-100 kPa 신호 인 제어 신호가 있습니다. 이 제어 신호는 프로그래밍 가능한 로직 컨트롤러 (PLC) 또는 분산 제어 시스템 (DC)과 같은 컨트롤러에서 전송됩니다.

제어 신호는 포지셔너에 의해 수신되며, 이는 원하는 밸브 위치 (제어 신호 기반)를 실제 밸브 위치와 비교하는 장치입니다. 그런 다음 포지셔너는 이에 따라 액추에이터에 공급되는 공기 압력을 조정합니다. 밸브를 더 개방 해야하는 경우 포지셔너는 액추에이터에 대한 공기 압력을 증가시킵니다. 밸브를 닫아야하면 포지셔너가 공기압을 줄입니다.

공기압이 변함에 따라 액추에이터에서 피스톤 또는 다이어프램에 작용하는 힘이 변합니다. 이로 인해 밸브 스템이 움직이게되면 밸브 플러그 또는 디스크의 위치가 변경됩니다. 실제 밸브 위치가 제어 신호로 표시된 원하는 위치와 일치 할 때까지 밸브는 계속 움직입니다.

전기 액추에이터에서, 제어 신호는 전형적으로 4-20 MA 신호와 같은 전기 신호이다. 액추에이터의 제어 모듈은이 신호를 수신하고 밸브의 실제 위치를 측정하는 위치 센서의 피드백과 비교합니다. 이 비교를 기반으로, 제어 모듈은 전기 모터의 속도와 방향을 조정하여 밸브를 원하는 위치로 이동시킵니다.

제어 밸브 성능에서 액추에이터의 중요성

액추에이터는 제어 밸브의 성능에 중요한 역할을합니다. 우물 - 설계되고 올바르게 작동하는 액추에이터는 유체 흐름의 정확하고 신뢰할 수있는 제어를 보장합니다. 이를 통해 밸브가 제어 신호의 변화에 ​​빠르게 응답하여 원하는 프로세스 조건을 유지할 수 있습니다.

예를 들어, 난방, 환기 및 공기 조절 (HVAC) 시스템에서 높은 성능 액추에이터가있는 제어 밸브는 뜨거운 물 또는 냉수의 흐름을 정확하게 조절하여 편안한 실내 온도를 보장 할 수 있습니다. 발전 공장에서는 높은 힘을 처리하고 극한 조건에서 작동 할 수있는 액추에이터가 터빈으로의 증기 흐름을 제어하여 발전 공정을 최적화하는 데 필수적입니다.

올바른 액추에이터를 선택합니다

제어 밸브 용 액추에이터를 선택할 때 몇 가지 요소를 고려해야합니다. 여기에는 제어되는 유체 유형, 작동 압력 및 온도, 필요한 유량, 응답 시간 및 실패 - 안전 요구 사항이 포함됩니다.

유체가 부식성이거나 폭발성 인 응용의 경우 액추에이터에 특수 재료와 설계가 필요할 수 있습니다. 고압 응용 분야에서 유압 또는 전기 유압 액추에이터가 고 힘을 생성하는 능력으로 인해 더 적합 할 수 있습니다. 빠른 응답 시간이 중요하다면 공압 액추에이터가 최선의 선택 일 수 있습니다.

결론

결론적으로, 액추에이터는 제어 밸브의 중요한 구성 요소이며, 제어 신호를 밸브 스템의 물리적 움직임으로 변환하는 것을 담당합니다. 공압, 전기, 유압 또는 전기 유압 액추에이터이든 각 유형에는 고유 한 작업 원리 및 응용 프로그램이 있습니다.

제어 밸브 공급 업체로서 우리는 고객의 특정 요구를 충족시키는 고품질 액추에이터를 제공하는 것의 중요성을 이해합니다. 당사의 전문가 팀은 애플리케이션에 적합한 액추에이터를 선택하여 최적의 성능과 신뢰성을 보장 할 수 있습니다.

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참조

• Milton Beychok의 "Control Valve Handbook".
• Bela Liptak의 "산업 계측 및 제어 핸드북".
• 계측, 시스템 및 자동화 협회 (ISA)와 같은 업계 협회의 다양한 기술 논문.